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General CPU design 2 - VHDL code & RTL viewer

General CPU design 2을 vhdl 코드로 작성하고 결과를 rtl viewer로 함께 본 레포트 입니다. 하단의 실습 지침에 맞게 코드를 설계하고 컴파일한 결과를 작성한 레포트 입니다. [실습 지침1] 주어진 VHDL code(Page 4)를 사용해서 EC-2 microprocessor를 구현하고 “RTL view” 기능을 이용해서 구현된 결과를 분석하라. 해당 code를 분석해서 Control unit의 state diagram을 도출하고 손으로 그려라. Note: Asynch RAM used in EC-2 is not supported by current generation FPGAs, for example Cyclone IV. Cyclone IV only supports Synchronous RAM, so the VHDL code is also modified. “program_EC2.mif” 에 명시된 프로그램 두 개를 simulation으로 검증하라. (The last content in program.mif is actually written to the memory.) You have to only perform “RTL simulation” since it is much easier for verification. (SDO 파일 없이, “gate_work” 대신 “work” library에서 entity load) Calculating the GCD of two numbers (You have to be able to enter external inputs, as in EC-2 in our lecture) Sum N down to 1. (You have to be careful for the “Enter” signal duration) [실습 지침 2] Write the assembly code & the binary code for countdown from N, store it as program_EC2.mif, run, verify with simulation. Lab 9에서 사용한 countdown 프로그램을 참고하라. --- 각 실습 과정과 방식 안내 등이 함께 소개 되어 있습니다.
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최초등록일 2025.02.03 최종저작일 2021.07
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General CPU design 2 - VHDL code & RTL viewer
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    소개

    General CPU design 2을 vhdl 코드로 작성하고 결과를 rtl viewer로 함께 본 레포트 입니다.
    하단의 실습 지침에 맞게 코드를 설계하고 컴파일한 결과를 작성한 레포트 입니다.

    [실습 지침1]
    주어진 VHDL code(Page 4)를 사용해서 EC-2 microprocessor를 구현하고 “RTL view” 기능을 이용해서 구현된 결과를 분석하라.
    해당 code를 분석해서 Control unit의 state diagram을 도출하고 손으로 그려라.
    Note: Asynch RAM used in EC-2 is not supported by current generation FPGAs, for example Cyclone IV. Cyclone IV only supports Synchronous RAM, so the VHDL code is also modified.

    “program_EC2.mif” 에 명시된 프로그램 두 개를 simulation으로 검증하라. (The last content in program.mif is actually written to the memory.) You have to only perform “RTL simulation” since it is much easier for verification. (SDO 파일 없이, “gate_work” 대신 “work” library에서 entity load)
    Calculating the GCD of two numbers (You have to be able to enter external inputs, as in EC-2 in our lecture)
    Sum N down to 1. (You have to be careful for the “Enter” signal duration)

    [실습 지침 2]
    Write the assembly code & the binary code for countdown from N, store it as program_EC2.mif, run, verify with simulation.
    Lab 9에서 사용한 countdown 프로그램을 참고하라.

    ---
    각 실습 과정과 방식 안내 등이 함께 소개 되어 있습니다.

    목차

    없음

    본문내용

    Lab 10-1
    주어진 VHDL code(Page 4)를 사용해서 EC-2 microprocessor를 구현하고 “RTL view” 기능을 이용해서 구현된 결과를 분석하라.
    해당 code를 분석해서 Control unit의 state diagram을 도출하고 손으로 그려라.
    Note: Asynch RAM used in EC-2 is not supported by current generation FPGAs, for example Cyclone IV. Cyclone IV only supports Synchronous RAM, so the VHDL code is also modified.

    “program_EC2.mif” 에 명시된 프로그램 두 개를 simulation으로 검증하라. (The last content in program.mif is actually written to the memory.) You have to only perform “RTL simulation” since it is much easier for verification. (SDO 파일 없이, “gate_work” 대신 “work” library에서 entity load)
    Calculating the GCD of two numbers (You have to be able to enter external inputs, as in EC-2 in our lecture)
    Sum N down to 1. (You have to be careful for the “Enter” signal duration)

    참고자료

    · 없음
  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. VHDL 코드 구현 및 RTL 뷰어 분석
      VHDL을 통한 하드웨어 설계는 디지털 회로 개발의 핵심 기술입니다. RTL 뷰어를 활용한 분석은 설계자가 논리 회로의 구조를 시각적으로 이해하고 최적화할 수 있게 해줍니다. 특히 복잡한 디지털 시스템에서 VHDL의 모듈화된 구조는 코드 재사용성과 유지보수성을 크게 향상시킵니다. RTL 레벨에서의 분석을 통해 게이트 레벨 구현 전에 설계 오류를 조기에 발견할 수 있으며, 이는 개발 비용과 시간을 절감하는 데 매우 효과적입니다. 다만 VHDL 학습 곡선이 가파르기 때문에 체계적인 교육과 실습이 필수적입니다.
    • 2. 제어부(Control Unit) 상태 다이어그램 도출
      제어부의 상태 다이어그램은 디지털 시스템의 동작 흐름을 명확하게 정의하는 중요한 설계 도구입니다. 상태 머신을 통해 복잡한 제어 로직을 단순하고 체계적으로 표현할 수 있으며, 이는 VHDL 구현 시 오류를 줄이는 데 도움이 됩니다. 상태 다이어그램을 먼저 도출함으로써 설계 의도를 명확히 하고 팀 간 의사소통을 원활하게 할 수 있습니다. 또한 상태 전이 조건을 명확히 정의하면 테스트 케이스 작성도 체계적으로 진행할 수 있어 검증 과정이 효율적입니다.
    • 3. RTL 시뮬레이션을 통한 프로그램 검증
      RTL 시뮬레이션은 하드웨어 설계의 정확성을 보장하는 필수적인 검증 단계입니다. 실제 칩 제작 전에 가상 환경에서 설계를 검증함으로써 막대한 비용 손실을 방지할 수 있습니다. 다양한 테스트 벤치를 작성하여 정상 동작뿐만 아니라 엣지 케이스와 예외 상황도 검증할 수 있습니다. 시뮬레이션 결과를 통해 타이밍 문제, 논리 오류, 메모리 접근 문제 등을 조기에 발견하고 수정할 수 있습니다. 다만 시뮬레이션 시간이 길어질 수 있으므로 효율적인 테스트 전략 수립이 중요합니다.
    • 4. GCD 계산 및 합계 프로그램 구현
      GCD 계산과 합계 프로그램은 기본적인 알고리즘을 하드웨어로 구현하는 좋은 학습 사례입니다. 유클리드 호제법을 활용한 GCD 계산은 효율적이며, 이를 하드웨어로 구현하면 소프트웨어 구현과의 차이를 명확히 이해할 수 있습니다. 합계 계산과 함께 구현하면 순차 처리와 병렬 처리의 개념을 실습할 수 있습니다. 이러한 프로그램 구현을 통해 알고리즘의 효율성, 하드웨어 리소스 활용, 처리 시간 최적화 등 실무적인 설계 고려사항을 배울 수 있습니다.
  • 자료후기

      Ai 리뷰
      EC-2 마이크로프로세서의 VHDL 코드 구현, RTL 뷰 분석, 제어 장치 상태 다이어그램 도출, 프로그램 시뮬레이션 검증 등 다양한 작업을 수행합니다.
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